Question

二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

(1)科学家提出由CO₂制取C的太阳能工艺如右图所示。

若“重整系统”发生的反应中=6，则Fe_xO_y的化学式为_________________，“热分解系统”中每分解lmolFe_xO_y，转移电子的物质的量为________________________。

(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。

在一个2L密闭恒容容器中分别投入1.5molCO₂、5.0molH₂，发生反应：2CO₂(g)+6H₂(g)C₂H₄(g)+4H₂O(g)  ΔH；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H₂的物质的量变化关系如右图所示。

①该反应的ΔH_________0 (填“>”“<”或“不能确定”)；

②在T_A温度下的平衡常数K=__________________。

③提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是：_______________________ (列举一项)。

④在T_A温度下，其他条件不变，起始时若按1molCO₂、2molH₂、 lmolC₂H₄(g)、2molH₂O(g)进行投料，此时v(正)________v(逆)。(填“>”“<”或“=”)。

(3) 用氨水吸收CO₂制化肥碳铵(NH₄HCO₃)。

①已知：NH₃·H₂O(aq)NH₄⁺(aq)+OH^-(aq)  ΔH₁= a kJ/mol

CO₂(g)+H₂O(1)H₂CO₃(aq)  ΔH₂= b kJ/mol

H₂CO₃(aq)+OH^-(aq)HCO₃^-(aq) +H₂O(1) ΔH₃= c kJ/mol

则利用NH₃·H₂O吸收CO₂制备NH₄HCO₃的热化学方程式为____________________________；

②己知常温下相关数据如表：

Kb(NH3·H2O)	2×10-5
Ka1(H2CO3)	4×10-7
Ka2(H2CO3)	4×10-11

则反应NH₄⁺+ HCO₃^-+H₂ONH₃·H₂O +H₂CO₃的平衡常数K=________________。

Answer

Fe3O4 2 mol < 4 (mol/L)-3 增大压强（或增大H2(g)浓度、移走产物） > NH3·H2O(aq)+ CO2(g) NH (aq)+HCO3-  (aq) ΔH1=（a+b+c）kJ·mol-1 1.25×10-3

【解析】试题分析：（1）①由示意图可知，重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C，发生的反应中，根据Fe原子、O原子守恒计算FexOy的化学式；热分解系统中是Fe3O4分解为FeO与氧气，反应方程式为 ，根据方程式计算分解lmolFexOy转移电子的物质的量；(2) ①根据图像，升高温度，氢气物质的量增加，平衡逆向移动；②利用“三段式”计算TA温度下的平衡常数；③根据平衡移动分析；④根据投料时的浓度熵与平衡常数的比较，分析反应进行方向；(3)根据盖斯定律计算利用NH3·H2O 吸收CO2 制备NH4HCO3 的热化学方程式；②NH4+ + HCO3-+H2O -=NH3·H2O + H2CO3 的平衡常数K= ；

解析：（1）①由示意图可知，重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C，发生的反应中，根据Fe原子、O原子守恒可知x：y=6：（6+2）=3：4，故FexOy的化学式为Fe3O4；，分解2mol Fe3O4生成1mol氧气，转移4mol电子，所以分解1mol Fe3O4生成0.5mol氧气，转移2mol电子；(2) ①根据图像，升高温度，氢气物质的量增加，平衡逆向移动，正反应放热 ；

②

0.5 ；

③增大压强或增大H2(g)浓度，可以使平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大；④在TA温度下，其他条件不变，起始时若按1mol CO2、2mol H2、1mol C2H4(g)、2mol H2O(g)进行投料， ，所以反应正向进行，v(正)>v(逆)；

(3)①NH3·H2O(aq)NH4+(aq) +OH-(aq)  △H1=akJ/mol

②CO2(g) +H2O(1)H2CO3(aq)  △H2 =bkJ/mol

③H2CO3(aq) +OH- (aq)HCO3- (aq) +H2O(1) △H3 =c kJ/ mol

根据盖斯定律①+②+③得，NH3·H2O 吸收CO2 制备NH4HCO3的热化学方程式为NH3·H2O(aq)+ CO2(g)NH4+ (aq)+HCO3－ (aq) ΔH1=（a+b+c）kJ·mol-1；

②K==1.25×10-3。